[SQLD] 데이터 모델과 성능

성능 데이터 모델의 개요

- 성능 데이터 모델링 : DB 성능향상을 위한 사항들이 모델링에 방영되도록 하는 것

 

- 수행 시점 : 분석/설계 단계 (늦게 할수록 비용 증가)

 

- 고려 사항

1. 정규화를 정확하게 수행
2. DB 용량 산정
3. DB에 발생되는 트랜잭션 유형 파악
4. 용량과 트랜잭션의 유형에 따라 반정규화 수행
5. 이력모델의 조정, PK/FK조정, 슈퍼타입/서브타입 조정
6. 성능관점에서 데이터 모델 검증

- DB에서의 성능

1. 조회
2. 입력 / 수정 / 삭제

 

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정규화와 성능

- 정규화 : 데이터의 중복속성을 제거하고 결정자에 의해 동일한 의미(함수적 종속성)의 일반속성을 하나의 테이블로 집약시키는 것 (한 테이블의 데이터 용량이 최소화)

• 1차 정규화 : 중복 속성에 대한 분리 (로우단위, 칼럼단위)
• 2차 정규화 : 부분 함수 종속성을 제거하여 두개의 테이블로 분리
• 3차 정규화 : 이행 함수 종속성 제거, 서로 종속관계가 있는 일반속성을 분리

 

- 특징

• 정규화된 테이블은 속도가 빨라질 수도 있고 느려질 수도 있다.
• 일반적으로 정규화하면 입력/수정/삭제 성능이 향상되고, 반정규화하면 조회성능이 향상됨
• 정규화해서 조회 성능이 향상되는 사례도 많음

 

- 함수적 종속성 : 데이터들이 어떤 기준값에 의해 종속되는 현상  ex) 주민등록번호(결정자) --- 출생일, 출생지(종속자)

 

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반정규화와 성능

- 반정규화 : 데이터 중복을 허용하여 조인을 줄이는 DB 성능 향상 방법 (데이터 무결성 희생)

 

- 절차

1. 반정규화 대상 조사 : 데이터 처리 범위, 통계성, 테이블 조인 개수
2. 다른 방법유도 검토 : 뷰 / 클러스터링 / 인덱스 조정 / 응용애플리케이션
3. 반정규화 적용 : 테이블 반정규화 / 속성(칼럼)의 반정규화 / 관계의 반정규화

 

- 기법

<테이블 반정규화>

• 테이블 병합 : 1:1 관계 테이블 병합 / 1:N 관계 테이블 병합 / 슈퍼ㆍ서브 타입 테이블 병합
• 테이블 분할 : 수직분할 / 수평분할
• 테이블 추가 : 중복테이블 / 통계 테이블 / 이력 테이블 / 부분 테이블

<칼럼 반정규화>

• 중복 칼럼 추가 (조인 감소 위함)
• 파생 칼럼 추가 (필요한 값 미리 계산한 칼럼 추가)
• 이력 테이블 칼럼 추가 (최근값 여부, 시작과 종료일 등)
• PK 에 의한 칼럼 추가 (PK 종속자를 일반속성으로 생성)
• 응용 시스템의 오작동을 위한 칼럼 추가 (이전 데이터를 임시적 중복 보관 - 복구 용도)

<관계 반정규화>

• 중복 관계 추가 (데이터 무결성 희생 X)

 

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대량 데이터에 따른 성능

- 대량의 데이터가 있는 테이블에 많은 트랜잭션이 발생하여 성능이 저하되는 테이블 구조에 대해 테이블 반정규화의 테이블 수직ㆍ수평 분할 설계를 통해 성능 저하 예방

ex) 한 테이블에 많은 수의 칼럼이 존재하는 경우 / 한 테이블에 대량의 데이터가 존재하는 경우 (I/O양 증가)

 

- 발생

• 로우 체이닝 : 행 길이가 너무 길어서 하나가 아닌 여러 블록에 걸쳐 로우가 저장 되는 현상
• 로우 마이그레이션 : 수정된 데이터가 해당 블록이 아닌 다른 블록의 빈 공간에 저장 되는 현상

 

- 해결방안

• 테이블 수직 분할 : 칼럼 수가 많을 경우 칼럼 단위로 테이블을 분할하여 I/O 감소 (1:1 형태)
• 테이블 수평 분할 : 데이터양이 많을 경우 행 단위로 테이블을 분할 하여 I/O 감소 (파티셔닝)

 

- 파티셔닝 : 논리적으로 하나의 테이블이지만 물리적으로 여러 데이터 파일에 분산 저장

• Range Partition : 데이터 값을 기준으로 분할   ex) 날짜
• List Partition : 특정 값을 기준으로 분할(핵심적인 코드값으로 PK가 구성된 경우)   ex) 지점코드
• Hash Partition : 해시 함수를 적용하여 분할 (DBMS가 알아서 분할 관리)

 

- 절차

1. 데이터 모델링 완성
2. DB 용량 산정
3. 대략 데이터가 처리되는 테이블에 대해서 트랜잭션 처리 패턴 분석
4. 집중화된 단위(칼럼 or 로우)로 테이블을 분리하는 것을 검토

 

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데이터베이스 구조와 성능

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